数码显示管及键盘的接口电路

1、数字显示器及键盘的接口电路一显示器接口电路单片机应用系统中，常使用LED(发光二极管Light Emitting Diode )、CRT（阴极射线管Cathode Ray Tube）显示器和LCD(液晶显示器Liquid Crystal Display )等作为显示器件。其中LED和LCD应用较为广泛。1。LED显示器 LED是由若干个发光二极管组成的。当发光二极管导通时，相应的一个点或一个笔划发亮。控制不同组合的二极管导通，就能显示出各种字符。这种笔划式的七段显示器，能显示的字符数量少，但控制简单、使用方便。发光二极管的阳极连在一起的称为共阳极显示器，阴极连在一起的称为共阴极显示器。?

2、60;    LED的结构及其工作原理?     通常的七段LED显示块中有八个发光二极管，故也有人叫做八段显示块。其中七个发光二极管构成七笔字形“8”。一个发光二极管构成小数点。七段显示块与单片机接口非常容易。只要将一个8位并行输出口与显示块的发光二极管引脚相连即可。8位并行输出口输出不同的字节数据即可获得不同的数字或字符。通常将控制发光二极管的8位字节数据称为段选码或段数据。?     共阴极结构的数码管显示“0”的段选码为： 3FH ?   

3、0; D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0?     段选码 dp g f e dc b a?     0 0 1 1 1 1 1 13FH 共阳极与共阴极的段选码互为反码，二者之和为FFH。其他一些字形的段选码如下表：LED的结构及其工作原理点亮显示器有静态和动态两种方法。1）  静态显示:当显示某一个字符时，相应的发光二极管恒定地导通或截止。例如七段显示器的a、b、c、d、e、f导通，g、dp截止，显示0。静态显示的特点是：每一位都需要一个8位输出口控制，用于显示位数较少（仅一、二位）的场合

4、；较小的电流能得到较高的亮度，可以由8255的输出口直接驱动。图示为三位显示器的接口逻辑。2）动态显示：一位一位地轮流点亮各位显示器(扫描)。对于每一位显示器来说，每隔一段时间点亮一次。显示器的亮度既与导通电流有关，也和点亮时间与间隔时间的比例有关。若显示器的位数不大于8位，则控制显示器公共极电位只需一个8位并行口(称为扫描口或位选口)。控制各位显示器所显示的字形也需一个共用的8位口(称为段数据口)，用于显示位数稍多的场合，需编写扫描程序。8位共阴极显示器和8155的接口逻辑如图所示。动态扫描程序流程图MOV R0，#78H ; R0指向显示缓冲区首地址MOV R3，#7FH ; 存首位位选字

5、MOV A， R3LD0：MOV DPTR，#7F01H;指向PA口MOVX DPTR，A; 送位选字入PA口INC DPTR ；指向PB口MOV A，R0 ；查段选码MOVX DPTR，A；段选码送PB口ACALL DL1 ；延时lmsINC R0 ；指向显示缓冲区下一单元MOV A，R3 ；JNB ACC.0 ，LD1 ；判断八位显示完?RR A ; 未显示完，变为下一位位选字MOV R3， AAJMP LD0 ；转显示下一位LD1： RET段码表DSEG：DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH，7DH，07H，7FH，6FH，77H，（78H） “0” “1” “2” “3

6、” “4” “5” “6” “7” “8” “9” “A”7CH，39H，5EH，79H，71H“B” “C” “D” “E” “F”延时lms子程序DL1：MOV R7，#02H；DL：MOV R6，#0FFHDL6：DJNZ R6，DL6DJNZ R7，DL RET 2LCD显示器液晶显示器（LCD）是一种功耗极低的显示器件，它广泛应用于便携式电子产品中，它不仅省电，而且能够显示大量的信息，如文字、曲线、图形等，其显示界面较之数码管有了质的提高。近年来，液晶显示技术发展很快，LCD显示器已经成为仅次于显像管的第二大显示产业。 LCD显示器由于类型、用途不同，其性能、结构不可能完全相同，但其

7、基本形态和结构却是大同小异。二、键盘接口电路键盘是单片机应用系统的一个重要输入设备，用于输入数据、干预系统的工作状态；1按键输入原理在单片机应用系统中，除了复位按键有专门的复位电路及专一的复位功能外，其它按键都是以开关状态来设置控制功能或输入数据的。当所设置的功能键或数字键按下时，计算机应用系统应完成该按键所设定的功能，键信息输入是与软件结构密切相关的过程。对于一组键或一个键盘，总有一个接口电路与CPU相连。CPU可以采用查询或中断方式了解有无将键输入，并检查是哪一个键按下，将该键号送入累加器ACC，然后通过跳转指令转入执行该键的功能程序，执行完后再返回主程序。2单片机上的按键单片机系统中最常

8、见的是触点式开关按键，这些按键的连接方式，可分为独立式按键和行列式键盘。触点式按键在按下或释放时，由于机械弹性作用的影响，通常伴随有一定时间的触点机械抖动，然后其触点才稳定下来。其抖动过程如图所示，抖动时间的长短与开关的机械特性有关，一般为510 ms。在触点抖动期间检测按键的通与断状态，可能导致判断出错，即按键一次按下或释放被错误地认为是多次操作，这种情况是不允许出现的。为了克服按键触点机械抖动所致的检测误判，必须采取去抖动措施。这一点可从硬件、软件两方面予以考虑。在键数较少时，可采用硬件去抖，而当键数较多时，采用软件去抖。在硬件上可采用在键输出端加R-S触发器(双稳态触发器)或单稳态触发器

9、构成去抖动电路。右图是一种由R-S触发器构成的去抖动电路，当触发器一旦翻转，触点抖动不会对其产生任何影响。电路工作过程如下：按键未按下时，a = 0，b = 1，输出Q = 1。按键按下时，因按键的机械弹性作用的影响，使按键产生抖动。当开关没有稳定到达b端时，因与非门2输出为0反馈到与非门1的输入端，封锁了与非门1，双稳态电路的状态不会改变，输出保持为1，输出Q不会产生抖动的波形。当开关稳定到达b端时，因a = 1，b = 0，使Q = 0，双稳态电路状态发生翻转。当释放按键时，在开关未稳定到达a端时，因Q = 0，封锁了与非门2，双稳态电路的状态不变，输出Q保持不变，消除了后沿的抖动波形。当

10、开关稳定到达a端时，因a = 0，b = 1，使Q = 1，双稳态电路状态发生翻转，输出Q重新返回原状态。由此可见，键盘输出经双稳态电路之后，输出已变为规范的矩形方波。软件上采取的措施是：在检测到有按键按下时，执行一个10 ms左右（具体时间应视所使用的按键进行调整）的延时程序后，再确认该键电平是否仍保持闭合状态电平，若仍保持闭合状态电平，则确认该键处于闭合状态。同理，在检测到该键释放后，也应采用相同的步骤进行确认，从而可消除抖动的影响。3独立式按键当单片机控制系统中只需要几个功能键时，可采用独立式按键结构。独立式按键是直接用I/O口线构成单个按键电路，其特点是每个按键单独占用一根I/O口线，

11、每个按键的工作不会影响其它I/O口线的状态。独立式按键电路配置灵活，软件结构简单，但每个按键必须占用一根I/O口线，因此，在按键较多时，I/O口线浪费较大，不宜采用。独立式按键的典型应用如图所示。其软件常采用查询式结构。先逐位查询每根I/O口线的输入状态，如某一根I/O口线输入为低电平，则可确认该I/O口线所对应的按键已按下，然后，再转向该键的功能处理程序。4、行列式键盘接口电路单片机系统中，若使用按键较多时，通常采用行列式（也称行列式）键盘。用I/O口线组成行、列结构，按键设置在行列的交点上。例如用2×2的行、列可构成4个键的键盘，4×4的行列结构可构成16个键的键盘。因

12、此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。1）键盘工作原理:行列式键盘的按键设置在行、列线交点上。行线通过上拉电阻接到+5V上。当无键按下时，行线处于高电平状态；当有键按下时，行、列线将导通，此时，行线电平将由与此行线相连的列线电平决定。这是识别按键是否按下的关键。然而，行列式键盘中的行线、列线和多个键相连，各按键间将相互影响，因此，必须将行线、列线信号配合起来作适当处理，才能确定有无按键按下，及按键的位置。2）按键的识别:识别按键的方法很多，最常见的方法是扫描法。由列线送入全“0”扫描字、行线读入行线状态来判断的。其方法是：给列线的所有I/O线均置成低电平，然后将行线电平状态读入累加器A中。

13、如果有键按下，总会有一根行线电平被拉至低电平，从而使行输入不全为1。键盘中哪一个键按下是由列线逐列置低电平后，检查行输入状态。其方法是：依次给列线送低电平，然后查所有行线状态，如果全为1，则所按下之键不在此列。如果不全为1，则所按下的键必在此列。而且是在与电平为“0”的行线相交点上的那个键。3）键盘的编码键盘上的每个键都有一个键值。对于独立式按键键盘，因按键数量少，可根据实际需要灵活编码。对于矩阵式键盘，按键的位置由行号和列号唯一确定，因此可分别对行号和列号进行二进制编码，然后将两值合成一个字节，高4位是行号，低4位是列号。如图中的5号键，它位于第1行，第0列，因此，其键盘编码应为40H。采用

14、上述编码对于不同行的键离散性较大，不利于散转指令对按键进行处理。因此，可采用依次排列键号的方式对按排进行编码。以上图的4×4键盘为例，可将键号编码为：01H、02H、03H、0EH、0FH、10H等16个键号。编码相互转换可通过计算或查表的方法实现。4）键盘扫描方式单片机应用系统中，对按键的处理是通过键盘扫描来完成的。键盘扫描只是CPU工作的一个内容之一。CPU在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘扫描，即既保证不失时机地响应键操作，又不过多占用CPU时间。键盘的扫描方式有编程扫描方式、定时扫描方式和中断扫描方式三种。编程扫描工作方式：在CPU的空闲时间，调用键盘扫描子程序，来响应键输入

15、要求。在执行键功能程序时，CPU不再响应键输入要求。a）编程扫描工作方式下面以图的8155扩展I/O口组成的行列式键盘为例，介绍编程扫描工作方式的工作过程与键盘扫描子程序流程。图中的4×8 =32个键由8位PA口构成列线，4位PC口组成行线。在键盘扫描子程序中完成下述几个功能：（1）判断键盘上有无键按下：PA口输出全扫描字00H，读PC口状态，PC0PC3为全l，则键盘无键按下，若不全为1，则有键按下。（2）去键的机械抖动影响：在判断有键按下后，软件延时一段时间再判断键盘状态，如果仍为有键按下状态，则认为有一个确定的键按下，否则按键抖动处理。（3）求按下键的键号：根据前述键盘扫描法，

16、进行逐列置0扫描。上图中32个键的键值分布如下（键值由4位十六进制数码组成，前两位是列的值，即A口数据，后两位是行的值，即C口数据，X为任意值）： FEXE FDXE FBXE F7XE EFXE DFXE BFXE7FXE FEXD FDXD FBXD F7XD EFXD DFXD BFXD 7FXD FEXB FDXB FBXB F7XB EFXB DFXB BFXB 7FXB FEX7 FDX7 FBX7 F7X7 EFX7 DFX7 BFX7 7FX7对应的按键编号如图所示。按照行首键号与列号相加的办法处理，每行的行首键号依次为：0，8，16，24，列首依列线顺序为07。扫描时从零电平

17、对应的位可以找出行首键号与相应的列号，相加后即得到键值。（4）键闭合一次仅进行一次功能操作：按键闭合一次只能进行一次功能操作，因此，等按键释放后才能根据键号执行相应的功能键操作。右图为键盘扫描子程序框图，CPU空闲时调用该程序。b）定时扫描方式定时扫描方式就是每隔一段时间对键盘扫描一次，它利用单片机内部的定时器产生一定时间（例如10 ms）的定时，当定时时间到就产生定时器溢出中断。CPU响应中断后对键盘进行扫描，并在有键按下时识别出该键，再执行该键的功能程序。定时扫描方式的硬件电路与编程扫描方式相同。c）中断扫描方式采用上述两种键盘扫描方式时，无论是否按键，CPU都要定时扫描键盘，而单片机应用

18、系统工作时，并非经常需要键盘输入，因此，CPU经常处于空扫描状态。为提高CPU工作效率，可采用中断扫描工作方式。其工作过程如下：当无键按下时，CPU处理自己的工作，当有键按下时，产生中断请求，CPU转去执行键盘扫描子程序，并识别键号。上图是一种简易键盘接口电路，该键盘是由8031 P1口的高、低字节构成的4×4键盘。键盘的列线与P1口的高4位相连，键盘的行线与P1口的低4位相连，因此，P1.4P1.7是键输出线，P1.0P1.3是扫描输入线。图中的4输入与门用于产生按键中断，其输入端与各列线相连，再通过上拉电阻接至+5V电源，输出端接至8031的外部中断输入端。具体工作如下：当键盘无

19、键按下时，与门各输入端均为高电平，保持输出端为高电平；当有键按下时，INT0端为低电平，向CPU申请中断，若CPU开放外部中断，则会响应中断请求，转去执行键盘扫描子程序。三、典型的键盘显示器接口电路在单片机应用系统中，键盘和显示器往往需同时使用，为节省I/O口线，可将键盘和显示电路做在一起，构成实用的键盘、显示电路。例图是用8155并行扩展I/O口构成的典型的键盘、显示接口电路。由图可知，LED显示器采用共阴极数码管。8155的B口用作数码管段选码输出口；A口用作数码管位选码输出口，同时，它还用作键盘列选口；C口用作键盘行扫描信号输入口。当其选用4根口线时，可构成4×8键盘，选用6根

20、口线时，可构成6×8键盘。LED采用动态显示软件译码，键盘采用逐列扫描查询工作方式，LED的驱动采用74LS244总线驱动器。由于键盘与显示共用一个接口电路，因此，在软件设计中应综合考虑键盘查询与动态显示，通常可将键盘扫描程序中的去抖动延时子程序用显示子程序代替。键盘、显示器共用一个接口电路的设计方法除上述方案外，还可采用专用的键盘、显示器接口的芯片Intel 8279。可编程键盘/显示器接口Intel8279 Intel 8279是一种可编程键盘/显示器接口芯片，8279的内部功能可分为键盘功能块、显示功能块、控制功能块、与CPU接口功能块。键盘输入时，它提供自动扫描，能与按键或传感器组成的矩阵相连，接收输入信息，它能自动消除开关抖动并能对多键同时按下提供保护。